Новости в реальном времени

Специалисты из The Linley Group выполнили исследование мощности системы на кристалле Эпл A10 Фьюжн, первого микропроцессора компании, использующего 2 различных вида вычисляемых ядер совместного предназначения. Обозреватели нашли, что свежие ARMv8-совместимые ядра Эпл — Hurricane и Zephyr, на которых основывается микропроцессор Эпл A10 Фьюжн, — занимают огромную площадь, однако при этом демонстрируют хорошую мощность, чем все создающие конкуренцию ядра.

Эпл Айфон 7 и Эпл A10. Картинка Chipworks

Задачи и средства

Когда Эпл начала проектировать свои системы на кристалле (system-on-chip, SoC) для мобильных телефонов в середине прошлого десятилетия, организация устанавливала впереди себя 3 главные цели. Прежде всего, свои SoC должны были содержать специальные блоки для форсирования определённых рабочих нагрузок и предоставления уникальных многофункциональных перспектив конечным устройствам. Во-вторых, микропроцессоры Эпл должны были обеспечить предельно продолжительную работу мобильных телефонов от одного заряда (в некоторой степени интеграция специальных ускорителей содействует оптимизации энергопотребления) и акцентировать как можно меньше термической энергии (чтобы Айфон были выше конкурентов). В-третьих, фирменные SoC должны были быть стремительней микропроцессоров от иных организаций, что считалось бы значительным плюсом для мобильных телефонов Эпл.

Для действенного решения обозначенных задач в Эпл приняли решение проектировать свои микроархитектуры на основе комплектов команд ARM, что давало вероятность не только лишь получить предельную вычисляемую производительность, но также и наиболее в точности «отточить» аппаратное обеспечение под компьютерное и напротив. Так как абсолютное большинство мобильных дополнений применяют одно–2 ядра совместного предназначения, Джим Келлер (Jim Keller), который отвечал за подготовку процессорных микроархитектур, и Джони Сруджи (Johny Srouji), который отвечает за подготовку микросхем в Эпл, решили собраться на разработке предельно мощных ядер вместо образования чипов с предельным числом ядер. Так что, все 64-разрядрые ядра Эпл — Cyclone, Typhoon, Twister — могут одновременно выбирать и дешифрировать 6 инструкций за такт, что повышает габариты ядра, однако гарантирует предельную мощность с позиции числа выполняемых инструкций за такт. Также, это также даёт вероятность сберегать производительность батарейки: «огромное» ядро стремительней сделает цель и уйдёт в idle-режим, отключив покрышки ввода/вывода и памяти, тогда как «небольшое» будет придерживать включённым всю «обвязку» по мере обработки данных.

Эпл A10 Фьюжн

Необходимо отметить, что до этого года Эпл предпочитала не применять неоднородные процессорные ядра для оптимизации энергопотребления, как это делал ряд иных создателей SoC. В отличии от предшественников, система на кристалле Эпл A10 Фьюжн содержит 2 высокопроизводительных ядра совместного предназначения Hurricane и 2 бюджетных ядра совместного предназначения Zephyr. Особый контроллер внутри A10 Фьюжн динамически постановляет (вероятно, базируясь на выставляемых дополнениями флагах), какую пару ядер применять, однако никогда в жизни не применяет все 4 синхронно.

Эпл Hurricane — быстрейшее ARMv8-A ядро 2016 года

Сопоставление площади разных ядер совместного значения. Данные и инфографика Chipworks

Детали об архитектуре нового производительного вычисляемого ядра Эпл совместного предназначения, Hurricane, на данный момент не известны. Но, по сведениям Chipworks/TechInsights, компания-разработчик опять приняла решение не сберегать и сотворило предельно мощное устройство (на 40 % стремительней предка, Twister, по данным Эпл), которое занимает площадь 4,18 миллиметров², что в несколько раз больше любого производительного ядра ARMv8-A. Так, площадь, занимаемая Qualcomm Kryo составляет 2,79 миллиметров², площадь «Самсунг» М1 — 2,06 миллиметров², в то время как ARM Cortex-A72 ещё меньше — 1,54 миллиметров². В случае если ассоциировать габариты Hurricane с предком, то бесспорно определенное понижение габаритов — 4,18 миллиметров² против 4,5 миллиметров² у Twister (по сведениям Дэвида Кантера (Day Kanter) с веб-сайта RealWorldTech) из-за применения не менее «малогабаритного» техпроцесса для производства новинки — CLN16FFC. Значительная площадь ядра и не менее крепкое расположение транзисторов позволили Эпл осуществить в Hurricane определённые улучшения, вроде усовершенствованных блоков предвестия переходов, что повысило окончательную мощность.

По сведениям The Linley Group, Hurricane значительно опережает Qualcomm Kryo, «Самсунг» М1 и ARM Cortex-A72 в том, что же касается мощности в одно- и дву- поточных рабочих перегрузках испытательных дополнений Geekbench 3 и Geekbench 4 (TLG применяет усреднённые значения 2-ух химических бенчмарков. В таблице выше показаны данные лишь для GB4). Тем не менее, Qualcomm Snapdragon 820 (2 × Kryo на 2,15 ГГц + 2 × Kryo на 1,59 ГГц), HiSilicon Kirin 955 (4 × ARM Cortex-A72 на 2,5 ГГц и 4 × ARM Cortex-A53 на 1,8 ГГц) могут быть стремительней Эпл A10 Фьюжн при многопоточных перегрузках GB3 и GB4, но подобных сравнительно незначительно в настоящей жизни.

«Hurricane сдувает соперников», — написано в отчёте The Linley Group, который цитирует Tech Trader Daily.

Также, The Linley Group говорит, что Эпл Hurricane может поспорить по мощности с ядром Intel Skylake в GB3/GB4. Пока, принимая во внимание характер работы Geekbench на микропроцессорах x86, сопоставление мощности ядер ARMv8-A и x86 с применением этого дополнения представляется очень неоднозначным шагом.

Что же касается бюджетного ядра Эпл Zephyr, то и оно значительно больше ARM Cortex-A53: 0,78 миллиметров² против 0,45 миллиметров². Вряд ли настолько непрезентабельные габариты дают возможность рассчитывать на хорошую мощность и архитектурные изыски вроде дополнительного выполнения инструкций (out-of-order execution, OOO). Все-таки, судя по всему, Эпл попыталась максимизировать возможности и мощность Zephyr.

Фортепьяно, а не древесная порода

Принимая во внимание тот факт, что Эпл продаёт не микропроцессоры, но смартфоны и микропланшеты, повышение себестоимости микросхемы на несколько долларов США из-за применения больших ядер никоим образом не отображается на нормах доходности компании. Любой телефонный аппарат продаётся по стоимости $600 и выше, поэтому куда главнее снабдить его хорошую мощность и энергоэффективность, чем чем предельную финансовую результативность SoC (с метриками вроде мощность на миллиметров², которыми режут компании вроде ARM, Qualcomm и MediaTek).

Эпл Айфон 7

Учитывая финансовые возможности Эпл в сфере возведения микросхем, достаточно логично, что организация имеет все возможности для инвестиций в будущее. Другой вопрос, что Huawei (HiSilicon) и «Самсунг» тоже имеют денежные возможности и повод формировать производительные процессорные ядра. Будут ли эти компании формировать что-нибудь, что будет стремительней исследований Эпл, продемонстрирует только время.